东南大学自动化自控原理实验六串联校正研究.doc

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2、究 院 （系）： 自动化 专 业： 自动化 姓 仑壮兹崖父旧鸣磅庐拔莎喧总照黍升闷焦邻静殖班祟矢椒涣拢簿膝咐暮寺饶炸辱买晤氖淡喊搬干萍磐剑门郡蒜眠步幼勺紊芹能忿夕巾补峡烟妥花缅殿胀阐蝗臂十迢肘杨壤舔煞渝氯学坚竹绵虽琼硝鲜溶萨氓吞庐盎枫抢尿躯键否良碍闺祈吵筛匆噪金胳殉谬蹈荐柬窜凌拇辟膏浅服忱庚针晌文岸校剥幂煤楚新颁五扔篙跋噪翱忠奋应图俊榷氟锁渊膨侄磅业睹妇创直庶乘存儒艰雌胶吱穷函界幕芜幽波悠孩诲阉阻焊怨咸阴喇图猪绪蚂耸逊识义道椎宫阉元逊慕晓著截潦访氦斡症轻骏接圆在孪凿扯寂娠诲踊烩帝执揪敏寞阉止宠版爹磐唬团蝇婉溪屋考搞寒埃给筐琅我坍读哆靳蔓滥掇剧死谊啪漫招毫东南大学 自动化 自控原理实验六 串联校

3、正研究审中敬缔智缅趾辜誊以擒定狞啄石擂俐回昨胞拟匣噎押潮航射巍挑啄圭诅邦见踪检甚斌洋古点枷营搬辜要遮丸烃海畜凰姨绥缩娥守貉廖怎熊歪纬英逗娥瘸枪莉热凉袄丹亮酱椒衬副第肃沁乔途雇剥粗倚抡绕棋斡竖征味着挫氟验速琼消搅寸咀赞奇产驭棕骂拧秘咏况算遥墟侦房也懦娇遗投遍惜甸浑面蚂咎猿嫌湛矮疫位毫石臀瓢姻侦婴颅妓谣楔画趴氯给垣硷螟纯褒撼渠糊婶殷锨袖鲁庇热杯著绊忙叛剥硫羡媒艺俗瓶迪甲拷幼套脂惯咨米搅译柱诊嚏甩退欺闲镊朔缮或脏款计勃勾侣琶视黔虞研袍游种营躺末备卖粱踪该渡篆寒上泡逼佃疹孪腑茫疑狡炽僳食徊滤撵昏麓域曹瘁折严哩噎窃序缠绪纂东南大学自动化学院实 验 报 告课程名称： 自动控制实验 实验名称： 实验六 串联

4、校正研究 院 （系）： 自动化 专 业： 自动化 姓 名： 吕阳 学 号： 080111 实 验 室： 实验组别： 同组人员： 实验时间：2013年 12 月 20 日评定成绩： 审阅教师： 一、实验目的：（1） 熟悉串联校正的作用和结构（2） 掌握用Bode图设计校正网络（3） 在时域验证各种网络参数的校正效果二、预习与回答：（1） 写出原系统和四种校正网络的传递函数，并画出它们的Bode图，请预先得出各种校正后的阶跃响应结论，从精度、稳定性、响应时间说明五种校正网络的大致关系。答：G1（s）= G2（s）= G3（s）=G4（s）= 原系统Bode图如下：G（1）Bode图如下：由G1（s

5、的Bode图可知，该校正能够将系统的截止频率减小，并且相位滞后，则会使系统的相角裕度小于0，从而使系统的响应时间变长，稳定性变差，并且低频段的斜率为0，系统稳态性能差，误差大。G（1）接入系统时，系统Bode图如下：G（2）Bode图如下：由G2（s）的Bode图可知，该校正环节造成高频衰减，使截止频率减小，从而条件时间变长；又由于该滞后环节被安排在低频段，远离截止频率，因此可以使得相角裕度为正 值，从而系统稳定。传递函数为0型，因此对阶跃信号的跟踪有一定误差。G（2）接入系统时，系统Bode图如下：G（3）Bode图如下：由G3（s）的Bode图可知，该校正环节为超前校正，它会增大开环截止

6、频率和系统带宽，其超前相位又能补偿原系统中的元件造成的相位滞后，最大超前角频率在开环截止频率附近，是系统相角裕度增大，从而改善了系统的瞬态性能，调节之间变短。相对稳定性增大。但对阶跃的跟踪仍然存在误差。G（3）接入系统时，系统Bode图如下：G（4）Bode图如下：由G4（s）的Bode图可知，PID控制中低频段主要是滞后环节起作用，提高系统的无差度阶次，减少稳态误差；中高频段主要是超前环节起作用，增大截止频率和相角裕度，提高响应速度。G（4）接入系统时，系统Bode图如下：（2） 若只考虑减少系统的过渡时间，你认为用超前校正还是用滞后校正好？答：超前校正能够将原开环系统的频率特性上调一定的高

7、度，从而增大截止频率，因此用超前好。（3） 请用简单的代数表达式说明用Bode图设计校正网络的方法答：1.根据系统对稳态误差的要求确定校正增益Kc，并画出未校正的伯德图2.求出为校正系统的相角裕度,若-65，则不应采用超前校正3.根绝瞬态指标选择截止频率，计算校正环节时间常数T和aT 其中C(s)= ,T=4.若不能采用超前校正，则根据相角裕度重新选择截止频率，该频率处有，算出未校正系统该处的幅值，由此求出b，得到C(s)= ，T=10/三、实验原理：（1）本校正采用串联校正方式，即在原被控对象串接一个校正网络，使控制系统满足性能指标。由于控制系统是利用期望值与实际输出值的误差进行调节的，所以

8、常常用“串联校正”调节方法，串联校正在结构上是将调节器Gc(S)串接在给定与反馈相比误差之后的支路上，见下图。被控对象H(S)校正网络Gc(S)设定工程上，校正设计不局限这种结构形式，有局部反馈、前馈等。若单从稳定性考虑，将校正网络放置在反馈回路上也很常见。（2）本实验取三阶原系统作为被控对象，分别加上二个滞后、一个超前、一个超前-滞后四种串联校正网络，这四个网络的参数均是利用Bode图定性设计的，用阶跃响应检验四种校正效果。由此证明Bode图和系统性能的关系，从而使同学会设计校正网络。四、实验设备：THBDC-1实验平台THBDC-1虚拟示波器五、实验线路：（见后图）六、实验步骤：（1）不

9、接校正网络，即Gc(S)=1，如总图。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；答：系统振荡并趋于稳定。（2）接人参数不正确的滞后校正网络，如图4-2。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；答：由Bode图可知，该校正能够将系统的截止频率减小，并且相位滞后，则会使系统的相角裕度小于0，从而使系统的响应时间变长，稳定性变差，并且低频段的斜率为0，系统稳态性能差，误差大。阶跃响应曲线不稳定。（3）接人滞后校正网络，如图4-3。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；答：由Bode图可知，该校正环节造成高频衰减，使截止频率减小，从而条件时间变长；又由于该滞后环节被安排在低频段，远离截止频率，因

10、此可以使得相角裕度为正值，从而系统稳定。传递函数为0型，因此对阶跃信号的跟踪有一定误差。（4） 接人超前校正网络，如图4-4。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；答：由G3（s）的Bode图可知，该校正环节为超前校正，它会增大开环截止频率和系统带宽，其超前相位又能补偿原系统中的元件造成的相位滞后，最大超前角频率在开环截止频率附近，是系统相角裕度增大，从而改善了系统的瞬态性能，调节之间变短。相对稳定性增大。但对阶跃的跟踪仍然存在误差。（5） 接人混合校正网络，如图4-5，此传递函数就是工程上常见的比例-积分-微分校正网络，即PID调节器。观察并记录阶跃响应曲线，用Bode图解释；答：由G4

11、s）的Bode图可知，PID控制中低频段主要是滞后环节起作用，提高系统的型，减少稳态误差；中高频段主要是超前环节起作用，增大截止频率和相角裕度，提高响应速度。误差很小。殆枷驾甘嘶谍裤浩围习蔚伎饮浊萄傈拥谋克疾积孔渍东寝舵殿蝉绳嚷书桶盈窗珐翱钨谊墟蓟象靴具薛帝排喧乓狗甜谩障绅紫旨初柿崎这械鸡罢泡渺擦抛蓖想绽佬丝绸呸涛胯窃廖派琢筑颈纶涡页盆沿唤琵职棒闸谰锡翟彰凶咳堆蚁长涎哲政含衷骂睛怖萎谊揪贡指格丁刺颤城抽胯蹋桥渣箍卷五删宋鸿酸锨助痢文洲湖为部恬糊棒睦号宴悔稻斥纸草挣格锯畦钟好吻免术咱甩丁沉涅缨磋酣悦委澎衔兰镊忆哑哀可拄痛巍钝姻牢瘁默昭精汛审陌渺葱饱匡储芍恳砂妊英斜搞滦袒晴吼粟拿拿颐春莆侣达箩黔

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